La production de 6 Li par les éruptions solaires

La production de 6Li par les éruptions solaires
6
Li from Solar Flares
Tatischeff Vincent, Thibaud Jean-Pierre
Collaboration : Laboratory for High Energy Astrophysics, NASA/Goddard Space Flight Center (EU)
School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel
Abstract: The solar wind lithium isotopic ratio, which has recently been determined from
measurements in lunar soil, suggests that a significant amount of 6Li could be synthesized in solar
flares. By introducing a hitherto ignored 6Li producing process, due to accelerated 3He reactions
with 4He, we showed that accelerated particle interactions in solar flares can indeed produce
much more 6Li than 7Li. By normalizing our calculations to gamma-ray data, we demonstrated
that the 6Li production, combined with photospheric 7Li, can account for the measured solar wind
lithium isotopic ratio, provided that the bulk of the flare-produced lithium is evacuated by the
solar wind. This leads to new insights into the processes of transport and mixing in the solar
atmosphere and of the acceleration of the solar wind.
Le rapport isotopique du Li a été récemment
mesuré dans le vent solaire implanté dans le
sol lunaire, (6Li/7Li)v.s.= 0,032 ± 0,004 [1].
Cette valeur est très supérieure à celle
attendue dans la photosphère, étant donné
que le 6Li est rapidement détruit à la base de
la zone convective du soleil. Les auteurs ont
suggéré que le Li observé était synthétisé à
la surface du soleil, au travers de réactions
nucléaires induites par les particules
accélérées au cours des éruptions solaires.
Nous avons calculé la production moyenne
de Li à la surface du soleil, en estimant le
nombre total de particules accélérées au
cours d’un cycle solaire (de 11 ans) à partir
des observations en rayons γ de la fréquence
et de l’intensité des éruptions solaires. Nous
avons considéré la production de Li par les
réactions de spallation des éléments C, N et
O, ainsi que par les réactions 4He(α,p)7Li,
4
He(α,n)7Be (le 7Be se désintègre en 7Li),
4
He(α,x)6Li (avec x ≡ d ou p+n) et
4
He(3He,p)6Li. Cette dernière réaction
constitue la voie principale de production du
6
Li, car son seuil en énergie est relativement
bas (2,34 MeV/nucléon) et parce qu’on
observe une abondance importante de
noyaux d’3He accélérés dans les éruptions
solaires, typiquement 0,1 < 3He/4He <1. Elle
est à l’origine d’une production plus
importante de 6Li que de 7Li dans les
éruptions solaires, contrairement à la
production du Li par le rayonnement
cosmique. Ainsi, nous avons montré que la
synthèse sporadique de 6Li par les éruptions
solaires pouvait rendre compte du rapport
isotopique mesuré, si tout le 6Li produit est
évacué par le vent solaire avant d’être détruit
dans la zone convective et si l’abondance de
7
Li dans le vent solaire est celle observée
dans la photosphère, (7Li/H)ph = 1,4 × 10-11.
Cela pourrait permettre de mieux
comprendre les processus de mélange à
l’œuvre dans l’atmosphère solaire, ainsi que
l’origine du vent solaire [2].
[1] M. Chaussidon, F. Robert, Nature 402, (1999),
270.
[2] R. Ramaty, V. Tatischeff, J. P. Thibaud, B.
Kozlovsky, N. Mandzhavidze, ApJ 534, (2000),
L207.